EP3689052A1 - Verfahren zur bidirektionalen datenübertragung in schmalbandsystemen - Google Patents

Verfahren zur bidirektionalen datenübertragung in schmalbandsystemen

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Publication number
EP3689052A1
EP3689052A1 EP18773711.9A EP18773711A EP3689052A1 EP 3689052 A1 EP3689052 A1 EP 3689052A1 EP 18773711 A EP18773711 A EP 18773711A EP 3689052 A1 EP3689052 A1 EP 3689052A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
terminal
base station
frequency
transmission
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18773711.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hristo PETKOV
Raphael MZYK
Thomas Kauppert
Klaus Gottschalk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl Metering Systems GmbH
Original Assignee
Diehl Metering Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diehl Metering Systems GmbH filed Critical Diehl Metering Systems GmbH
Publication of EP3689052A1 publication Critical patent/EP3689052A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0035—Synchronisation arrangements detecting errors in frequency or phase
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2283—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles mounted in or on the surface of a semiconductor substrate as a chip-type antenna or integrated with other components into an IC package
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
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    • H04L5/0007—Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A), DMT
    • H04L5/001—Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A), DMT the frequencies being arranged in component carriers
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
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    • H04L5/06—Channels characterised by the type of signal the signals being represented by different frequencies
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    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal

Definitions

  • the present invention relates to a method for bidirectional data transmission in narrow-band systems according to the preamble of claim 1. Furthermore, the present invention relates to methods according to the preambles of claims 2, 4 and 10.
  • measurement units such.
  • these measuring units represent individual terminals in a communication system.
  • small amounts of data are transmitted from a large number of terminals to a base station.
  • An important area of application of measuring units is the use of smart meters, so-called Smart Meters.
  • Smart Meters are usually included in a supply network consumption meter, z.
  • the utility provides the communication system for transmitting the consumption data by operating base stations in the form of concentrators for collecting the consumption data.
  • Smart meters have the advantage of eliminating manual readings of meter readings and allowing the utility to make more short-term billing according to actual consumption. By means of short-term reading intervals, it is possible in turn to link the retail tariffs more precisely to the development of stock market prices.
  • the supply networks can also be utilized much better.
  • the receive filter of a terminal can not be chosen to be very narrow. Due to the frequency offset, for example, the case may occur that the base station can not clearly determine in which channel the terminal has actually sent. For example, in a multi-channel system, the frequency-accurate return by the base station is difficult because the frequency of the open receiving window of the terminal is not known.
  • NEXT RELATED ART A system for bidirectional data transmission in narrowband systems is known from DE 10 2011 082 100 A1. This system allows the terminals to transmit in a very narrow frequency spacing despite varying frequency deviations without interfering with each other. The frequencies of the terminals can thus be very close to the band boundaries, which increases the available uplink bandwidth and can increase the data transmission rate.
  • EP 2 369 763 B1 discloses a communication system consisting of transceiver units of a first and a second type, wherein transceiver units of the first type comprise frequency comparison units in order to provide the to compare frequencies received from the transceiver units of the second type with a reference frequency and to form an offset signal, the reference frequency being adjusted according to the offset signal.
  • the object of the present invention is to provide a novel method for bidirectional data transmission in narrow-band systems, in which an improved transmission quality is simultaneously made possible with a more efficient utilization of the bandwidth.
  • the terminal sets a basic transmission frequency for transmitting data to the base station
  • the terminal sets a terminal transmission frequency for transmitting data from the terminal to the base station terminal side, between
  • Basic transmission frequency and terminal transmission frequency is a frequency offset if otet exists; the terminal opens a receive window for receiving data originating from the base station, taking into account the frequency offset Af 0 ff S et for the opening of the receive window;
  • the base station determines the terminal transmission frequency
  • the base station sends data to the terminal based on the determined terminal transmission frequency.
  • the entire data transmission is thus based on a fundamental transmission frequency from which the terminal transmission frequencies are derived.
  • the terminal can freely set its terminal transmission frequency.
  • the transmission frequency of the terminal is thus independent of predetermined channels or channel grids.
  • the terminal transmission frequency may be equal to the fundamental transmission frequency and thus have a frequency offset Afoffset of 0 Hz.
  • the base station determines the terminal transmission frequency.
  • the frequency for retransmission is also derived from the terminal transmit frequency.
  • the present invention claims a method for bidirectional, preferably in a narrow band system, data transmission between a base station and a terminal, preferably a plurality of terminals, the terminal and the base station each have their own frequency reference unit and the transmission of data between Base station and terminal over different frequencies, in particular according to claim 1, with the following method steps:
  • the terminal opens a receive window for receiving data originating from the base station which has a frequency offset Af up / down to the terminal transmission frequency;
  • the terminal considers Af up / down for the opening of the reception window; the base station determines the terminal transmission frequency of the data transmitted from the terminal;
  • the base station transmits data to the terminal based on the determined terminal transmission frequency of the terminal and including Af up / down.
  • the terminal transmits on a terminal transmission frequency.
  • the terminal considers according to Afup / down.
  • the base station receives data at the terminal transmission frequency and determines the terminal transmission frequency.
  • the base station includes the determined terminal transmission frequency of the terminal and Af up / down.
  • the frequency offset Af up / down is supplemented to the terminal transmission frequency.
  • the terminal opens its receive window at a frequency having a frequency offset Af up / down to the first terminal transmit frequency.
  • the frequency difference Afotfset to the terminal transmission frequency can additionally be determined by the terminal.
  • the terminal defines a further terminal transmission frequency for transmitting data from the terminal to the base station on the terminal side, wherein there is another frequency offset Af'offset between the fundamental transmission frequency and further terminal transmission frequency;
  • the base station determines the terminal transmission frequency of the data transmitted from the terminal in the further terminal transmission frequency.
  • the bidirectional transmission between the base station and the terminal can proceed in the same way at further terminal transmission frequencies.
  • the frequency difference AfOffset can be set to a further terminal transmission frequency from the terminal.
  • the terminal can take into account AfOffset and possibly additionally Af u / down and / or A et.
  • the base station also takes into account the determined terminal transmission frequency of the terminal and possibly additionally Af up d 0 wn in the transmission of data back to the terminal.
  • this eliminates the problem of channel assignment, since the return channel of the base station is determined based on the terminal transmission frequency.
  • the invention enables terminals in one
  • the terminal transmission frequency can thus be at frequencies outside the channels.
  • the present invention claims a method for bidirectional, preferably in a narrow band system, data transmission between a base station and a terminal, preferably a plurality of terminals, wherein the terminal and the base station each have their own frequency reference unit and the terminal and the base station each have at least one radio chip, wherein the frequency reference units are connected to the radio chips and the transmission of data between base station and terminal takes place via different frequencies, in particular according to one of claims 1 to 3, with the following method steps:
  • Frequency-influencing effects of the radio chips are measured, whereby a frequency offset Af C i P is determined, and
  • the terminal opens a receiving window for receiving data originating from the base station, taking into account the frequency offset Af ch i P for the opening of the receiving window.
  • the base station and the terminal each have their own frequency reference units. These frequency reference units can be realized, for example, on a printed circuit board in the form of a quartz oscillator. Furthermore, the base station and the terminal comprise their own radio chips. These radio chips may usually be integrated circuits (IC) which are different from the frequency reference units. The frequency reference units are connected to the radio chips to ensure communication.
  • IC integrated circuits
  • a frequency-influencing effect can emanate, for example, from the architecture of the radio chip.
  • the architecture of the used radio chips can be measured.
  • The- This value can expediently then be deposited accordingly in the base station or in the terminal.
  • the terminal can advantageously take into account the frequency offset Af C hi P when opening the receiving window.
  • the base station takes into account the frequency offset Af c ni P in the data transmission to the terminal.
  • the measurement of the radio chips used can take place once, since the frequency-influencing effect is usually the same for all batches of the respective radio chip.
  • the basic transmission frequency can be fixed and determined in advance.
  • the basic transmission frequency is determined by the terminal, however, the basic transmission frequency in the terminal, for example, have already been set during production or installation of the terminal.
  • the frequency tolerance Afr can occur, for example, due to temperature influences.
  • the frequency tolerance ⁇ ⁇ can also be caused by an offset between the frequency reference units of the base station and the terminal.
  • the frequency reference units may be, for example, vibrating quartz. These can lead to frequency and / or timing inaccuracies, for example.
  • the terminals are usually more affected by these inaccuracies than the base station.
  • the base station can usually have a fixed power supply and possibly additional synchronization capabilities.
  • This frequency tolerance .DELTA. ⁇ is caused for example by temperature effects, aging and / or manufacturing tolerances of the quartz oscillator and leads to a frequency offset between the base station and the terminal. Conveniently, the base station may know the fundamental transmission frequency.
  • the base station can thus determine, for example, the frequency tolerance .DELTA. ⁇ to the basic transmission frequency of the terminal. It is thus z. For example, it is possible to easily take into account the frequency tolerance .DELTA. ⁇ in the transmission or reception of data to or from the terminal.
  • the frequency offset Af u / down is a fixed, pre-set value. This ensures that the base station and each terminal use the same frequency offset Af up / down and thus use the same frequency for transmission or reception.
  • the frequency offset Af u / down can be fixed, ie can not be changed or modified in a simple manner, in order to prevent a mismatch of the frequency substitution Af up / down between the base station and the terminal, for example during operation.
  • the terminal can set the terminal transmission frequency such that disturbed frequencies and / or disturbed frequency ranges are avoided.
  • the terminal for this purpose perform a hidden node detection to z. B. to identify disturbers. Based on this, the terminal can set the terminal transmission frequency.
  • the terminal may be used to set the terminal transmission frequency z. B. set the frequency offset ⁇ t active.
  • the terminal can independently respond to disturbing influences from its environment and improve the transmission quality.
  • the terminal misses its own transmission power and determines the terminal transmission frequency on this basis.
  • causes of fluctuations in the transmission power can be, for example, fading effects caused by interference, shadowing, multipath propagation or the Doppler effect.
  • RSSI Received Signal Strength Indicator
  • the RSSI value of the last packet measured in the downlink If z. B. the signal strength for a successful communication on the current frequency falls short, can be changed to a better frequency. By correspondingly adapting the terminal transmission frequency, the transmission quality can thus be improved.
  • the base station can transmit the data to the respective terminal, taking into account the frequency tolerance .DELTA. ⁇ of the terminal.
  • the base station can estimate or know the physically maximum possible frequency tolerance Af T of the terminal, or z. B. determined based on the basic transmission frequency.
  • the base station can transmit, for example, the specific frequency tolerance ⁇ of the terminal to the terminal.
  • the terminal can thereby z. B. consider its quartz offset to the base station in further transmissions.
  • the terminal takes into account its frequency tolerance A for the opening of the receiving window.
  • the terminal can, for example, know or estimate its physically maximum possible frequency tolerance Afr.
  • the base station has determined the frequency tolerance .DELTA. ⁇ of the terminal and has transmitted to the terminal. The receiving window of the terminal can thus be opened more precisely at the exact frequency.
  • the present invention claims a further method for bidirectional, preferably in a narrow band system, data transmission between a base station and a terminal, preferably a plurality of terminals, wherein the terminal and the base station each have their own frequency reference unit and the transmission of data between the base station and terminal over different frequencies, wherein the transmission of the data from the terminal to the base station takes place in frequencies of an uplink band, and the transmission of the data from the base station to a terminal takes place in frequencies of a downlink band, in particular according to an embodiment of the invention and with the following method steps:
  • the base station transmits data to the terminal based on the determined terminal transmission frequency and considering the width of the downlink band;
  • the terminal takes into account the width of the downlink band for the opening of the receiving window.
  • the signal transmission from a terminal to the base station is referred to as uplink and the signal transmission from the base station to a terminal as downlink.
  • Possible transmission frequencies for the uplink or downlink are correspondingly in the uplink band or downlink band.
  • the basic transmission frequency and the terminal transmission frequencies are expediently in the uplink band.
  • the base station sends back in the downlink band to the terminal, wherein the downlink band to the uplink band can be expediently shifted by the frequency offset Afup down.
  • the uplink band is larger than the downlink band.
  • the terminal transmission frequency is within the uplink band, but the corresponding frequency shifted by the frequency offset Afu / down on which the base station sends back is outside the downlink band.
  • the transmission frequency of the base station if it would be outside the downlink band, is adjusted so that it is again in the downlink band.
  • the transmission frequency of the base station can be supplemented by a frequency offset Af wra p.
  • the frequency offset Afwrap is chosen so that the resulting transmission frequency of the base station is within the downlink band.
  • the terminal can check whether the transmission frequency of the base station, taking into account Af up / down and / or Afoffset and / or Afotfset outside the downlink band can be.
  • the terminal opens its receiving window accordingly at a frequency within of the downlink band.
  • the terminal can take into account the frequency offset Afwrap for this purpose. It may therefore be particularly expedient that the frequency offset Af W ra P has been established in advance and / or the base station and the terminal know the frequency offset Afwra.
  • a maximum possible frequency tolerance Af-T.max can be stored in the terminal and in the base station.
  • the maximum frequency tolerance Af T , m ax can be suitably determined with reference to the quartz error of the terminal and the quartz error of the base station.
  • the terminal as well as the base station can use the frequency tolerance Afr.max when checking whether the
  • Transmission frequency of the base station will lie outside the frequency range, with flow. If the transmission frequency of the base station, taking into account the maximum frequency tolerance A r.max outside the downlink band, for example, the frequency offset Afwrap can be considered in addition when opening the receiving window or when sending.
  • the base station and the terminal may know the location of the uplink band and the location of the downlink band. By knowing the location of the uplink band and the downlink band, the terminal and the base station ensure that the terminal and the base station likewise take into account the width of the downlink band when opening the reception window or when sending data.
  • the occupied frequency bandwidth is specified in the ETSI EN 300 220-1 V3.1.1 standard as the frequency range in which 99% of the total average power of a transmission falls.
  • the channels of the bidirectional, preferably in a narrow band system, data transmission a channel bandwidth in the range 1 kHz to 25 kHz, preferably 2 kHz to 6 kHz, preferably 3 kHz to 5 kHz. This ensures efficient utilization of the available bandwidth, thus increasing the channel capacity and thus the number of possible terminals per base station.
  • the channels of the bidirectional, preferably in a narrow band system, data transmission can have a symbol rate in the range of 0.5 kbaud to 20 kbaud, preferably 0.5 kbaud to 6 kbaud.
  • the frequency tolerance ⁇ of the terminal is greater than the bandwidth of the channels.
  • the frequency tolerance Afi- is temperature-dependent.
  • the channels have a small bandwidth, which can be well below the quartz tolerances of the transmitter and the receiver.
  • the terminal transmission frequency is determined in a bidirectional system in the uplink and taken into account in the downlink in the setting of the base station transmission frequency.
  • the frequency tolerance ⁇ of the terminal can range from 1 ppm to
  • ppm 100 ppm, preferably 3 ppm to 50 ppm, preferably 5 ppm to 30 ppm lie.
  • the base station may expediently adjust the reception frequency at least three times and / or open the reception window with a triple frequency bandwidth. This can be used to ensure that the data sent is received at the base station. If the reception window is opened with a three-fold frequency bandwidth, the transmission frequency can be determined, for example, by means of a fast Fourier transformation (FFT).
  • FFT fast Fourier transformation
  • the synchronization sequence between the base station and the terminal can be extended, preferably tripled.
  • the synchronization of the terminals to the base station can be simplified, whereby the data reception can be ensured by the base station.
  • the ratio of the bandwidth of a channel to the frequency tolerance ⁇ of the terminal can be less than three.
  • Figure 1 is a greatly simplified schematic representation of the facilities of the base station and the devices of the terminals.
  • Fig. 2a-b is a highly simplified schematic representation of the uplink
  • Fig. 3 is a highly simplified schematic representation of the uplink
  • Fig. 4 is a highly simplified schematic representation of the uplink
  • Fig. 5a-b is a highly simplified schematic representation of the uplink
  • Reference numeral 101 in Fig. 1 denotes a base station having means for receiving 103 a signal transmitted from a terminal 102 in the uplink 207 with a terminal transmission frequency 202 having a frequency offset Af 0ffS et to a fundamental transmission frequency 201.
  • the base station 101 includes a Device for determining 104 of the terminal transmission frequency 202.
  • a device for transmitting 105 a signal to a terminal 102 in the downlink 208 is also part of the base station 101.
  • the signals to a terminal 102 are transmitted with a base station transmission frequency 203 in the downlink 208.
  • the base station transmission frequency here is the specific terminal transmission frequency 202, which has been supplemented by the frequency offset Af up / down.
  • the three devices 103, 104 and 105 of the base station 101 in connection.
  • the three illustrated terminals 102 each include means for transmitting 107 a signal at the terminal broadcast frequency 202 and means for receiving 106 a signal transmitted from the base station 101 with the base station broadcast frequency 203.
  • the signals in the downlink 208 from the base station 101 to the transmission 105 to the terminals 102 to the reception 106 are sent at the base station transmission frequency 203.
  • the terminal transmission frequency 202 and the corresponding base station transmission frequency 203 may be different for each individual terminal 102. Particularly in the case of a plurality of terminals 102, it is particularly advantageous when the terminal transmission frequencies
  • the various terminal transmission frequencies 202 are in the uplink band 209 and the corresponding base station transmission frequencies 203 are in the downlink band 210.
  • FIGS. 2a-b show the uplink 207 and downlink 208 between base station 101 and terminal 102 with different frequency offsets Af up / down, Af 0 ff S et and ⁇ .
  • the terminal transmission frequency 202 in this case has a frequency offset Af 0 ff Se t.
  • the frequency offset A set may be from the terminal 102 be set by changing the terminal transmission frequency 202.
  • a reason for changing the terminal transmission frequency 202 may be another interferer that the terminal 102 has identified by means of, for example, hidden node detection.
  • a change in the terminal transmission frequency 202 can, for example, alternatively or additionally be based on the measurement of the own transmission power of the terminal 102.
  • the base station transmit frequency 203 is shown in the downlink 208. Starting from the terminal transmission frequency 201, the base station transmission frequency 203 is shifted by the frequency offset Af up / down.
  • the terminal 102 takes into account the system tolerances or the stored maximum possible frequency tolerance Af T , m ax.
  • the first frequency offset 211 is shown as the range of the frequency tolerance Afr about the fundamental transmission frequency 201.
  • the frequency tolerance A i- is taken into account at the uplink 207 and at the base station transmission frequency 203 in the downlink 208.
  • the maximum frequency tolerance A R can expediently be known to the terminal 102 and to the base station 101.
  • the frequency tolerance AfT is greater than the bandwidth 206 of a channel in the narrowband system.
  • FIG. 3 shows the uplink 207 and downlink 208 between base station 101 and terminal 102 by way of example for three channels 1, 2, 3 or 1 ', 2', 3 '.
  • the terminal 102 transmits in the uplink 207 in only one channel 1, with the
  • Basic transmit frequency 201 If the terminal 102 wishes to transmit on another channel, e.g. B. on channel 2, the terminal 102 goes from the
  • Basic transmission frequency 201 which is supplemented with a corresponding frequency offset Af 0 ffs e t.
  • the frequency offset Af 0 ff Se t corresponds to 0 Hz in this example.
  • the terminal transmission frequency 202 is equal to the fundamental transmission frequency 201.
  • the frequency offset A t is not equal to 0 Hz and thus is the terminal -Sendefrequenz 202 unequal to the
  • the frequency offset is AfOffset.
  • the base station 101 receives the signal from the terminal 102 and determines the terminal transmission frequency 202. For the base station tion 01 it is therefore irrelevant in which channel the terminal has sent or intended to send.
  • the base station 101 sends a signal back to the terminal 102 with a base station transmission frequency 203 which has the frequency offset Af up / d0 wn to the determined terminal transmission frequency 201.
  • the frequency offset Af up / down may describe the frequency offset from uplink band 209 to downlink band 210.
  • the frequency offset Af u / down has for example been determined in advance and the base station 101 and the terminal 02 known.
  • the terminal 102 opens its receive window at a frequency which it obtains by supplementing its basic transmission frequency 201 with the frequency offsets Af 0 set or AfOffset and Afu / down.
  • the terminal 102 in the uplink 208 transmits in channel 1 at a frequency of 868.17 MHz. Assuming that there is no frequency offset due to external influences, such as temperature, ie no frequency tolerance A r is to be taken into account, the terminal 102 transmits 868.17 MHz at real time.
  • the fundamental transmission frequency 201 in this example is 868.17 MHz, which is why the frequency offset Af 0 ff S et is 0 Hz.
  • the base station 101 receives the signal and determines the terminal transmission frequency 202 to be 868.17 MHz. Starting from the terminal transmission frequency, the base station 101 adds the frequency offset Af u / down, which in this example is 1.4 MHz.
  • the base station 101 transmits back to the terminal 102, which corresponds, for example, to the return channel 1 '.
  • this terminal 102 has also added the frequency offset Af up / down and accordingly opened a receive window at 869.57 MHz.
  • the terminal 102 may thus receive the signal of the base station 101 in the downlink 208.
  • this terminal 102 intends to transmit in channel 2, for example at a frequency of 868.21 MHz. Under the same assumption that there is no frequency offset due to external influences, the terminal 102 transmits at a real 868.21 MHz. Because the
  • the frequency offset Afoff Se t is thus 40 kHz.
  • the terminal 102 adds the frequency offset Af up / down of 1.4 MHz and opens a receive window at 869.61 MHz , here referred to as return channel 2 '.
  • the base station 101 receives the signal from the terminal 102 and determines the terminal transmission frequency 202 at 868.21 MHz. Accordingly, the base station 101 transmits at a base station transmission frequency 203 of 869.61 MHz.
  • the terminal 102 in the downlink 208 can receive the signal of the base station 01 in the return channel 2 '.
  • the channels in this example have a distance of 40 kHz from each other.
  • FIG. 4 shows the basic transmission frequency 201 and the terminal transmission frequency 202 in the uplink 207.
  • the terminal transmission frequency 202 in this case has a frequency offset Af 0 ffset to the fundamental transmission frequency 201. Furthermore, there is a frequency offset Afchi due to frequency-influencing effects of the radio chip.
  • the frequency offset Af C hi P can be taken into account in the base station or in the terminal, so that Afchip is considered unilaterally.
  • Af C hi P is taken into account in the terminal.
  • ⁇ C i, ⁇ denotes the frequency error by the radio chip of the terminal when sending and ⁇ C i P , RX the frequency error by the radio chip of the terminal when receiving.
  • the terminal thus transmits at a terminal transmission frequency 202b without compensation from Afchip, TX.
  • the base station transmission frequency 203 is shown in the downlink 208.
  • the base station transmission frequency 203 is shifted by the frequency offset Afup down.
  • a base station transmission frequency 203 of 868 MHz should be set in the terminal.
  • the determined frequency offset Af C hi P is for example 0.000300 MHz, so that the terminal receives its receive window at a base station transmission frequency 203b of
  • FIGS. 5a-b show the uplink 207 and the downlink 208 with band boundaries 205 and a frequency range 204 drawn in.
  • the uplink band 209 is wider than the downlink band 210.
  • a frequency tolerance Af T is assumed which occurs, for example, due to external influences such as temperature.
  • 5a shows two channels (channel 1, 2) in the uplink 207 and their corresponding return channels (channel 1 ', 2') in the downlink 208. Both channels are shown with corresponding frequency tolerances ⁇ . If the frequencies of the channels in the uplink 207 are within the frequency range 204b, the corresponding frequencies of the return channels (channel 1 ', 2') shifted by the frequency offset ⁇ f up / d 0 wn can be used within the frequency range 204a.
  • the base station 101 and the terminal 102 know the position of the band boundaries 205 in the uplink 207 and downlink 208.
  • the possible frequency tolerance .DELTA. ⁇ may be known or estimated as the maximum possible frequency tolerance Af T , max.
  • the base station 101 and the terminal 102 the position of the frequency range 204a and 204b in the downlink 208 and uplink 207 known.
  • the frequency range 204a or 204b lies within the band boundaries 205 of the downlink band 210 and the uplink band 209, respectively.
  • the downlink band 210 has a width of 250 kHz with the band limits at 869.4 MHz and 869, 65 MHz, the base station 101 and the terminal 102 know.
  • the uplink band 209 has its band limits, for example, at 868.0 MHz and 868.6 MHz, respectively, and is wider with a width of 600 kHz than the downlink band 2 0.
  • the limits of frequency range 204a in downlink band 210 are 869.43 MHz and 869.62 MHz, respectively.
  • the frequency offset Af up / down is 1, 4 MHz.
  • the terminal 102 transmits to channel 1 with a terminal transmission frequency 202 of 868.19 MHz. This corresponds to a base station transmission frequency 203 of 869.59 MHz shifted by the frequency offset Af up / down, which is thus within the frequency range 204a.
  • the terminal 02 recognizes this and sees no need to supplement the base station transmission frequency 203 by an additional frequency offset, for example the frequency offset Af wra p.
  • the terminal 102 opens its receive window at the base station transmit frequency 203 of 869.59 MHz.
  • the base station 101 identifies in the same way that the base station transmission frequency 203 does not have to be supplemented by an additional frequency offset in order to be within the frequency range 204a.
  • the base station 101 returns to the terminal 102 with the base station transmission frequency 203 of 869.59 MHz (channel 1 ').
  • the corresponding feedback channel (channel 3 ') 203 may be, together with the frequency tolerance ⁇ ⁇ outside of the downlink band 210 with the Basisstati- on transmission frequency.
  • the base station transmission frequency 203 is supplemented with a frequency offset Af wap , such that the resulting base station transmission frequency 203 (channel 3 ") lies within the frequency range 204a and thus within the downlink band 210 taking into account the frequency tolerance Afr.
  • the frequency offset Afwrap may correspond to the width of the frequency range 204.
  • the base station 101 transmits at a base station transmission frequency 203 which, based on the determined terminal transmission frequency 202 with the frequency offset Af up / d0 wn and the addend - Chen frequency offset Af W ra P has been supplemented also, the terminal device 102 opens its reception window at a base station 203 transmit frequency with an additional frequency offset Af WRA p.
  • the terminal 102 transmits to channel 3 at a terminal transmit frequency 202 of 868.24 MHz.
  • the corresponding base station transmission frequency 203 of 869.64 MHz (return channel 3 ') shifted by the frequency offset Af U p down would thus still be below the upper band limit 205 of the downlink band 210 of 869.65 MHz.
  • the real terminal transmission frequency 202 and the corresponding base station transmission frequency 203 could be up to 30 kHz higher.
  • the real base station transmission frequency 203 could therefore be up to
  • each base station transmission frequency 203 greater than or equal to 869.62 MHz is supplemented with an additional frequency offset Af W ra P.
  • the frequency offset Af W r ap here corresponds, for example, to the width of the frequency range 204.
  • the frequency range 204 has, for example, a width of 190 kHz, which corresponds to the width of the downlink band 210 of 250 kHz less the frequency tolerance Afr of 60 kHz.
  • the resulting base station transmission frequency 203 is 869.45 MHz (backward channel 3 "). Consequently, the base station 101 transmits the signal at a base station transmission frequency 203 of 869.45 MHz and the terminal 102 also opens its reception window at the base station transmission frequency 203 of 869.45 MHz.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung zwischen einer Basisstation (101) und einem Endgerät (102), vorzugsweise einer Mehrzahl von Endgeräten (102), wobei das Endgerät (102) sowie die Basisstation (101) über je eine eigene Frequenzreferenzeinheit verfügen und die Übertragung der Daten zwischen Basisstation (101) und Endgerät (102) über verschiedene Frequenzen erfolgt, mit folgenden Verfahrensschritten: eine Grund-Sendefrequenz (201) zum Senden von Daten vom Endgerät (102) zur Basisstation (101) wird festgelegt; das Endgerät (102) legt eine Endgerät-Sendefrequenz (202) zum Senden von Daten vom Endgerät (102) zur Basisstation (101) endgeräteseitig fest, wobei zwischen Grund-Sendefrequenz (201) und Endgerät-Sendefrequenz (202) ein Frequenz-Offset (Δfoffset) besteht; das Endgerät (102) öffnet ein Empfangsfenster zum Empfangen von der Basisstation (101) stammenden Daten, wobei der Frequenz-Offset (Δfoffset) für die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt wird; die Basisstation (101) ermittelt die Endgerät-Sendefrequenz (202); die Basisstation (101) sendet ausgehend von der ermittelten Endgerät-Sendefrequenz (202) Daten an das Endgerät (102).

Description

Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung in Schmalbandsystemen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung in Schmalbandsystemen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 2, 4 und 10.
Technologischer Hintergrund
Die Datenübertragung von Messeinheiten, wie z. B. Sensoren, Verbrauchsmessern bzw. Verbrauchszählern oder Komponenten von Smart-Home-Steuerungen, gewinnt im täglichen Gebrauch zunehmend an Bedeutung. Diese Messeinheiten stellen dabei einzelne Endgeräte in einem Kommunikationssystem dar. In solch einem System werden kleine Datenmengen von einer großen Anzahl an Endgeräten zu einer Basisstation übertragen. Ein wichtiger Anwendungsbereich von Messeinheiten ist der Einsatz von intelligenten Verbrauchszählern, sogenannten Smart Metern. Diese sind in der Regel in ein Versorgungsnetz eingebundene Verbrauchszähler, z. B. für Energie, Strom, Gas oder Wasser, die dem jeweiligen Anschlussbenutzer den tatsächlichen Verbrauch anzeigen. Das Kommunikationssystem zur Übertragung der Verbrauchsdaten stellt dabei der Versorger bereit, indem er Basisstationen in Form von Konzentratoren, zum Sammeln der Verbrauchsdaten, betreibt. Intelligente Verbrauchszähler haben den Vorteil, dass manuelle Ablesungen der Zählerstände entfallen und seitens des Versorgers kurzfristigere Rechnungstellungen gemäß dem tatsächlichen Verbrauch vorgenommen werden können. Durch kurzfristigere Ableseintervalle ist wiederum eine genauere Kopplung der Endkundentarife an die Entwicklung der Börsenstrom- preise möglich. Auch können die Versorgungsnetze wesentlich besser ausgelastet werden.
Für die unidirektionale und bidirektionale Datenübertragung zwischen Endgeräten und Basisstation sind verschiedene Systeme bekannt, wie z. B. DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) oder RFID (Radio Frequency Identifi- cation). In solchen Systemen werden für gewöhnlich Referenzfrequenzen oder Referenzzeiten von der Basisstation vorgegeben, auf die sich die Endgeräte synchronisieren. Durch Quarztoleranzen kann es allerdings zu Frequenz- und/oder Zeitungenauigkeiten in den Endgeräten kommen. Diese Quarztoleranzen werden beispielsweise durch Temperatureinflüsse, Alterung und/oder Herstellungstoleranzen bedingt und führen zu einem Frequenz-Offset. Aufgrund der möglichen Toleranzen müssen die Kanäle zum Senden der Endgeräte im Uplink entsprechend breit gewählt werden, damit sich die einzelnen Endgeräte nicht gegenseitig stören. Für die Empfangsfenster der Endgeräte im Downlink sind ebenso breit gewählte Empfangskanäle notwendig.
Um die Empfindlichkeit eines Endgeräts, und damit beispielsweise die Übertragungsqualität zu verbessern, besteht die Möglichkeit ein Schmalbandsystem zur Datenübertragung zu verwenden. Aufgrund der Quarztoleranzen kann jedoch der Empfangsfilter eines Endgeräts nicht ohne weiteres sehr schmal gewählt werden. Aufgrund des Frequenz-Offsets kann beispielsweise der Fall eintreten, dass die Basisstation nicht eindeutig bestimmen kann, in welchem Kanal das Endgerät tatsächlich gesendet hat. So ist beispielsweise in einem Mehrkanalsystem die frequenzgenaue Rücksendung durch die Basisstation schwierig, da die Frequenz des geöffneten Empfangsfensters des Endgeräts nicht bekannt ist.
Nächstliegender Stand der Technik Ein System zur bidirektionalen Datenübertragung in Schmalbandsystemen ist aus der DE 10 2011 082 100 A1 bekannt. Dieses System ermöglicht es, dass die Endgeräte trotz unterschiedlicher Frequenzabweichungen in einem sehr engen Frequenzraster senden, ohne sich gegenseitig zu stören. Die Frequenzen der Endgeräte können damit sehr nah an den Bandgrenzen liegen, was die verfügba- re Uplink-Bandbreite erhöht und die Datenübertragungsrate erhöhen kann.
Die EP 2 369 763 B1 offenbart ein Kommunikationssystem bestehend aus Sendeempfängereinheiten eines ersten und eines zweiten Typs, wobei Sendeempfängereinheiten des ersten Typs Frequenzvergleichseinheiten umfassen, um die von den Sendeempfängereinheiten des zweiten Typs empfangene Frequenzen mit einer Referenzfrequenz zu vergleichen und ein Versatzsignal zu bilden, wobei die Referenzfrequenz gemäß dem Versatzsignal eingestellt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung in Schmalbandsystemen zur Verfügung zu stellen, bei dem bei einer effizienteren Ausnutzung der Bandbreite gleichzeitig eine verbesserte Übertragungsqualität ermöglicht wird.
Lösung der Aufgabe
Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie durch Verfahren gemäß den Ansprüchen 2, 4 und 10 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren vorgesehen zur bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung zwischen einer Basisstation und einem Endgerät, vorzugsweise einer Mehrzahl von Endgeräten, wobei das Endgerät sowie die Basisstation über je eine eigene Frequenzreferenzeinheit verfügen und die Übertragung der Daten zwischen Basisstation und Endgerät über verschiedene Frequenzen erfolgt, mit folgenden Verfahrensschritten:
vom Endgerät wird eine Grund-Sendefrequenz zum Senden von Daten zur Basisstation festgelegt;
das Endgerät legt eine Endgerät-Sendefrequenz zum Senden von Daten vom Endgerät zur Basisstation endgeräteseitig fest, wobei zwischen
Grund-Sendefrequenz und Endgerät-Sendefrequenz ein Frequenz-Offset ifotet besteht; das Endgerät öffnet ein Empfangsfenster zum Empfangen von von der Basisstation stammenden Daten, wobei der Frequenz-Offset Af0ffSetfür die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt wird;
die Basisstation ermittelt die Endgerät-Sendefrequenz;
die Basisstation sendet ausgehend von der ermittelten Endgerät-Sendefrequenz Daten an das Endgerät.
Die gesamte Datenübertragung, insbesondere in einem Schmalbandsystem, geht somit von einer Grund-Sendefrequenz aus, von der die Endge- rät-Sendefrequenzen abgeleitet werden. Das Endgerät kann seine Endgerät-Sendefrequenz frei festlegen. Die Sendefrequenz des Endgeräts ist somit unabhängig von vorgegebenen Kanälen bzw. Kanalrastern. Vorzugsweise kann die Endgerät-Sendefrequenz gleich der Grund-Sendefrequenz sein und somit einen Frequenz-Offset Afoffset von 0 Hz aufweisen. Ausgehend von den vom End- gerät gesendeten Daten ermittelt die Basisstation die Endgerät-Sendefrequenz. Die Frequenz zum Rücksenden wird ebenfalls von der Endgerät-Sendefrequenz abgeleitet.
Nebengeordnet beansprucht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur bidirek- tionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung zwischen einer Basisstation und einem Endgerät, vorzugsweise einer Mehrzahl von Endgeräten, wobei das Endgerät sowie die Basisstation über je eine eigene Frequenzreferenzeinheit verfügen und die Übertragung der Daten zwischen Basisstation und Endgerät über verschiedene Frequenzen erfolgt, ins- besondere nach Anspruch 1 , mit folgenden Verfahrensschritten:
das Endgerät öffnet ein Empfangsfenster zum Empfangen von von der Basisstation stammenden Daten, welches einen Frequenzversatz Afup/down Zur Endgerät-Sendefrequenz aufweist;
das Endgerät berücksichtigt Afup/downfür die Öffnung des Empfangsfensters; die Basisstation ermittelt die Endgerät-Sendefrequenz der vom Endgerät gesendeten Daten;
die Basisstation sendet ausgehend von der ermittelten Endgerät-Sendefrequenz des Endgeräts und unter Einbeziehung von Afup/down Daten an das Endgerät. Das Endgerät sendet auf einer Endgerät-Sendefrequenz. Beim Öffnen des Empfangsfensters für die Endgerät-Sendefrequenz berücksichtigt das Endgerät entsprechend Afup/down. Die Basisstation empfängt Daten auf der Endge- rät-Sendefrequenz und ermittelt die Endgerät-Sendefrequenz. Bei der Übertragung von Daten von der Basisstation zurück an das Endgerät bezieht die Basisstation die ermittelte Endgerät-Sendefrequenz des Endgeräts und Afup/down ein. Hierfür wird der Frequenzversatz Afup/down zur Endgerät-Sendefrequenz ergänzt. Das Endgerät öffnet sein Empfangsfenster bei einer Frequenz, die einen Fre- quenzversatz Afup/down zur ersten Endgerät-Sendefrequenz aufweist. Ausgehend von der Grund-Sendefrequenz kann beispielsweise zusätzlich der Frequenzunterschied Afotfset zur Endgerät-Sendefrequenz vom Endgerät festgelegt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung ermöglicht es, als zusätzliche Verfahrensschrit- te vorzusehen, dass
das Endgerät eine weitere Endgerät-Sendefrequenz zum Senden von Daten vom Endgerät zur Basisstation endgeräteseitig festlegt, wobei zwischen Grund-Sendefrequenz und weiterer Endgerät-Sendefrequenz ein weiterer Frequenz-Offset Af'offset besteht;
das Endgerät AfOffset ür die Öffnung des Empfangsfensters der weiteren
Endgerät-Sendefrequenz berücksichtigt;
die Basisstation die Endgerät-Sendefrequenz der vom Endgerät in der weiteren Endgerät-Sendefrequenz gesendeten Daten ermittelt. Die bidirektionale Übertragung zwischen der Basisstation und dem Endgerät kann bei weiteren Endgerät-Sendefrequenzen in gleicher Weise verlaufen. Hierbei kann auch ausgehend von der Grund-Sendefrequenz der Frequenzunterschied AfOffset zu einer weiteren Endgerät-Sendefrequenz vom Endgerät festgelegt werden. Das Endgerät kann beim Öffnen des Empfangsfensters AfOffset und gegebenenfalls zusätzlich Afu /down und/oder A et berücksichtigen. Die Basisstation berücksichtigt ebenfalls die ermittelte Endgerät-Sendefrequenz des Endgeräts sowie gegebenenfalls zusätzlich Afup d0wn bei der Übertragung von Daten zurück an das Endgerät. Vorteilhafterweise kann damit das Problem der Kanalzuordnung entfallen, da der Rücksendekanal der Basisstation ausgehend von der Endgerät-Sendefrequenz bestimmt wird. Somit ermöglicht die Erfindung, dass Endgeräte in einem
Schmalbandsystem senden, ohne einer vorgegebenen Kanalzuordnung folgen zu müssen. Die Endgerät-Sendefrequenz kann damit auch bei Frequenzen außerhalb der Kanäle liegen.
Nebengeordnet beansprucht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenüber- tragung zwischen einer Basisstation und einem Endgerät, vorzugsweise einer Mehrzahl von Endgeräten, wobei das Endgerät sowie die Basisstation über je eine eigene Frequenzreferenzeinheit verfügen und das Endgerät sowie die Basisstation über je mindestens einen Funkchip verfügen, wobei die Frequenzreferenzeinheiten an den Funkchips angeschlossen sind und die Übertragung der Daten zwischen Basisstation und Endgerät über verschiedene Frequenzen erfolgt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit folgenden Verfahrensschritten:
Frequenz-beeinflussende Effekte der Funkchips werden vermessen, wobei dadurch ein Frequenz-Offset AfC iP ermittelt wird, und
das Endgerät öffnet ein Empfangsfenster zum Empfangen von von der Basisstation stammenden Daten, wobei der Frequenz-Offset AfchiP für die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt wird.
Die Basisstation und das Endgerät verfügen jeweils über eigene Frequenzrefe- renzeinheiten. Diese Frequenzreferenzeinheiten können beispielsweise auf einer Leiterplatte in der Form eines Quarzoszillators verwirklicht sein. Ferner umfassen die Basisstation sowie das Endgerät eigene Funkchips. Diese Funkchips können üblicherweise integrierte Schaltkreise (IC) sein, welche von den Frequenzreferenzeinheiten unterschiedlich sind. Die Frequenzreferenzeinheiten sind an den Funkchips angeschlossen, um eine Kommunikation zu gewährleisten.
Ein Frequenz-beeinflussender Effekt kann beispielsweise von der Architektur des Funkchips ausgehen. Um den Frequenz-Offset AfChiPzu ermitteln, kann beispielsweise die Architektur der verwendeten Funkchips vermessen werden. Die- ser Wert kann zweckmäßigerweise anschließend entsprechend in der Basisstation bzw. im Endgerät hinterlegt werden. Nach einem Uplink-Datentransfer vom Endgerät an die Basisstation, kann das Endgerät beim Öffnen des Empfangsfensters vorteilhafterweise den Frequenz-Offset AfChiP berücksichtigen. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass die Basisstation den Frequenz-Offset AfcniP berücksichtigt bei der Datenübertragung an das Endgerät. Vorteilhafterweise kann die Vermessung der verwendeten Funkchips einmal erfolgen, da der Fre- quenz-beeinflussende Effekt für alle Chargen des jeweiligen Funkchips üblicherweise gleich ist.
Zweckmäßigerweise kann die Grund-Sendefrequenz fix sein und im Vorfeld festgelegt worden sein. Bei der Datenübertragung zwischen Endgerät und Basisstation wird die Grund-Sendefrequenz vom Endgerät festgelegt, allerdings kann die Grund-Sendefrequenz im Endgerät beispielsweise bereits bei Fertigung oder der Installation des Endgeräts festgelegt worden sein.
Es besteht ferner die Möglichkeit, dass die erste Endgerät-Sendefrequenz um eine Frequenztoleranz Δίτ von der Grund-Sendefrequenz abweicht. Die Frequenztoleranz Afrkann beispielsweise aufgrund von Temperatureinflüssen auf- treten.
Die Frequenztoleranz Δίτ kann zudem durch einen Offset zwischen den Frequenzreferenzeinheiten der Basisstation und dem Endgerät bedingt werden. Bei den Frequenzreferenzeinheiten kann es sich beispielsweise um Schwing-Quarze handeln. Durch diese kann es beispielsweise zu Frequenz- und/oder Zei- tungenauigkeiten kommen. Die Endgeräte sind von diesen Ungenauigkeiten für gewöhnlich stärker betroffen als die Basisstation. Die Basisstation kann für gewöhnlich eine feste Energieversorgung und eventuell zusätzliche Synchronisie- rungsmöglichkeiten haben. Diese Frequenztoleranz Δίτ wird beispielsweise durch Temperatureinflüsse, Alterung und/oder Herstellungstoleranzen des Schwing- -Quarzes bedingt und führt zu einem Frequenz-Offset zwischen der Basisstation und dem Endgerät. Zweckmäßigerweise kann der Basisstation die Grund-Sendefrequenz bekannt sein. Ausgehend von der ermittelten Endgerät-Sendefrequenz kann die Basisstation somit beispielsweise die Frequenztoleranz Δίτ zur Grund-Sendefrequenz des Endgeräts bestimmen. Es besteht somit z. B. die Möglichkeit die Frequenztole- ranz Δίτ beim Übertragen oder Empfangen von Daten an oder vom Endgerät auf einfache Weise zu berücksichtigen.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Frequenzversatz Afu /down ein fixer, im Vorfeld festgelegter Wert ist. Damit kann sichergestellt werden, dass die Basis- Station und jedes Endgerät den gleichen Frequenzversatz Afup/down verwenden und somit die gleiche Frequenz entsprechend zum Senden bzw. zum Empfangen nutzen. Vorteilhafterweise kann der Frequenzversatz Afu /down fix sein, d. h. nicht änderbar bzw. nicht in einfacher Weise änderbar, um zu verhindern, dass es beispielsweise während des Betriebs zu einer Nichtübereinstimmung des Frequenz- ersatzes Afup/down zwischen Basisstation und Endgerät kommen kann.
Besonders zweckmäßig ist es daher, dass der Frequenzversatz Afup/down der Basisstation sowie dem Endgerät bekannt ist. Vorteilhafterweise kann das Endgerät die Endgerät-Sendefrequenz derart festlegen, dass gestörte Frequenzen und/oder gestörte Frequenzbereiche vermieden werden. Beispielsweise kann das Endgerät hierfür eine Hidden Node Detection durchführen, um z. B. Störer zu identifizieren. Auf dieser Grundlage kann das Endgerät die Endgerät-Sendefrequenz festlegen. Das Endgerät kann zum Fest- legen der Endgerät-Sendefrequenz z. B. den Frequenz-Offset Ä t aktiv einstellen. Somit kann das Endgerät selbstständig auf störende Einflüsse aus seiner Umgebung reagieren und die Übertragungsqualität verbessern.
Ebenso vorteilhaft kann es sein, dass das Endgerät die eigene Sendeleistung vermisst und auf dieser Grundlage die Endgerät-Sendefrequenz festlegt. Ursachen von Schwankungen in der Sendeleistung können beispielsweise Fading-Effekte hervorgerufen durch Interferenzen, Abschattungen, Mehrwegausbreitungen oder den Doppler-Effekt sein. Als Indikator kann z. B. der Received Signal Strength Indicator (RSSI) verwendet werden. So kann beispielsweise der RSSI-Wert des letzten Pakets im Downlink gemessen werden. Wird z. B. die Signalstärke für eine erfolgreiche Kommunikation auf der aktuellen Frequenz unterschritten, kann auf eine bessere Frequenz gewechselt werden. Durch die entsprechende Anpassung der Endgerät-Sendefrequenz kann somit die Übertra- gungsqualität verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann die Basisstation die Daten an das jeweilige Endgerät unter Einbeziehung der Frequenztoleranz Δίτ des Endgeräts übermitteln. Beispielsweise kann die Basisstation die physikalisch maximal mögliche Frequenzto- leranz AfT des Endgeräts abschätzen oder kennen, oder z. B. ausgehend von der Grund-Sendefrequenz bestimmt haben. Beim Senden von Daten an das Endgerät kann somit die Frequenztoleranz Δίτ des Endgeräts mit berücksichtigt werden. Ferner kann die Basisstation beispielsweise die bestimmte Frequenztoleranz Δίτ des Endgeräts an das Endgerät übermitteln. Das Endgerät kann dadurch z. B. seinen Quarz-Offset zur Basisstation bei weiteren Übertragungen berücksichtigen.
Zudem ist es möglich, dass das Endgerät seine Frequenztoleranz A ür die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt. Das Endgerät kann hierfür beispiels- weise seine physikalisch maximal mögliche Frequenztoleranz Afr kennen oder abschätzen. Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Basisstation die Frequenztoleranz Δίτ des Endgeräts bestimmt hat und an das Endgerät übermittelt hat. Das Empfangsfenster des Endgeräts kann somit genauer bei der exakten Frequenz geöffnet werden.
Nebengeordnet beansprucht die vorliegende Erfindung ein weiteres Verfahren zur bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung zwischen einer Basisstation und einem Endgerät, vorzugsweise einer Mehrzahl von Endgeräten, wobei das Endgerät sowie die Basisstation über je eine eigene Frequenzreferenzeinheit verfügen und die Übertragung der Daten zwischen Basisstation und Endgerät über verschiedene Frequenzen erfolgt, wobei die Übertragung der Daten vom Endgerät an die Basisstation in Frequenzen eines Uplink-Bandes stattfindet, und die Übertragung der Daten von der Basisstation an ein Endgerät in Frequenzen eines Downlink-Bandes stattfindet, insbesondere nach einer vorhergehenden Ausgestaltung der Erfindung und mit folgenden Verfahrensschritten:
die Basisstation sendet ausgehend von der ermittelten Endgerät-Sendefrequenz und unter Berücksichtigung der Breite des Downlink-Bandes Daten an das Endgerät;
das Endgerät berücksichtigt die Breite des Downlink-Bandes für die Öffnung des Empfangsfensters.
Die Signal-Übertragung von einem Endgerät an die Basisstation wird als Uplink bezeichnet und die Signal-Übertragung von der Basisstation an ein Endgerät als Downlink. Mögliche Sendefrequenzen für den Uplink bzw. Downlink befinden sich entsprechend im Uplink-Band bzw. Downlink-Band. Die Grund-Sendefrequenz sowie die Endgerät-Sendefrequenzen liegen zweckmäßigerweise im Uplink-Band. Die Basisstation sendet im Downlink-Band an das Endgerät zurück, wobei das Downlink-Band zum Uplink-Band zweckmäßigerweise um den Frequenzversatz Afup down verschoben sein kann.
Es besteht ferner die Möglichkeit, dass das Uplink-Band größer ist als das Downlink-Band. Hier kann der Fall eintreten, dass die Endgerät-Sendefrequenz inner- halb des Uplink-Bandes liegt, allerdings die entsprechende um den Frequenzversatz Afu /down verschobene Frequenz, auf der die Basisstation zurück sendet, außerhalb des Downlink-Bandes liegt. Um nun das Uplink-Band in vollem Umfang ausnutzen zu können, wird die Sendefrequenz der Basisstation, sofern sie sich außerhalb des Downlink-Bandes befinden würde, derart angepasst, dass sie sich wieder im Downlink-Band befindet. Beispielsweise kann die Sendefrequenz der Basisstation um einen Frequenzversatz Afwrap ergänzt werden. Der Frequenzversatz Afwrapwird dabei so gewählt, dass sich die resultierende Sendefrequenz der Basisstation innerhalb des Downlink-Bandes befindet. Somit wird eine Möglichkeit geschaffen, das zur Verfügung stehende Band (Uplink-Band bzw. Down- link-Band) in Schmalbandsystemen effizient auszunutzen, bei gleichzeitig verbesserter Übertragungsqualität. Zusätzlich kann das Endgerät prüfen, ob sich die Sendefrequenz der Basisstation unter Berücksichtigung von Afup/down und/oder Afoffset und/oder Afotfset außerhalb des Downlink-Bandes befinden kann. Das Endgerät öffnet sein Empfangsfenster entsprechend bei einer Frequenz innerhalb des Downlink-Bandes. Zweckmäßigerweise kann das Endgerät hierfür den Frequenzversatz Afwrap berücksichtigen. Besonders zweckmäßig kann es daher sein, dass der Frequenzversatz AfWraP im Vorfeld festgelegt worden ist und/oder die Basisstation und das Endgerät den Frequenzversatz Afwra kennen.
Vorzugsweise kann im Endgerät sowie in der Basisstation eine maximal mögliche Frequenztoleranz Af-T.max hinterlegt sein. Die maximale Frequenztoleranz AfT,max kann zweckmäßigerweise unter Einbezug des Quarz-Fehlers des Endgeräts sowie des Quarz-Fehlers der Basisstation bestimmt werden. Das Endgerät sowie die Basisstation können die Frequenztoleranz Afr.max bei der Prüfung, ob die
Sendefrequenz der Basisstation außerhalb des Frequenzbereichs liegen wird, mit einfließen lassen. Sofern die Sendefrequenz der Basisstation mit Berücksichtigung der maximalen Frequenztoleranz A r.max außerhalb des Downlink-Bandes liegt, kann beispielsweise der Frequenzversatz Afwrap ergänzend beim öffnen des Empfangsfensters bzw. beim Senden berücksichtigt werden.
Zweckmäßigerweise können die Basisstation und das Endgerät die Lage des Uplink-Bandes und die Lage des Downlink-Bandes kennen. Indem das Endgerät und die Basisstation die Lage des Uplink-Bandes und des Downlink-Bandes kennen, ist sichergestellt, dass das Endgerät und die Basisstation in gleicher Weise die Breite des Downlink-Bandes beim öffnen des Empfangsfensters bzw. beim Senden von Daten berücksichtigen.
Die belegte Frequenz-Bandbreite ist in der Norm ETSI EN 300 220-1 V3.1.1 fest- gelegt als der Frequenzbereich in den 99 % der gesamten mittleren Leistung einer Aussendung fallen. Zweckmäßigerweise können die Kanäle der bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung eine Kanal-Bandbreite im Bereich 1 kHz bis 25 kHz, vorzugsweise 2 kHz bis 6 kHz, vorzugsweise 3 kHz bis 5 kHz, aufweisen. Damit kann eine effiziente Ausnutzung der vorhandenen Bandbreite sichergestellt werden, sodass die Kanalkapazität und damit die Anzahl der möglichen Endgeräte pro Basisstation erhöht werden. Zweckmäßigerweise können die Kanäle der bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung eine Symbolrate im Bereich von 0,5 kbaud bis 20 kbaud, vorzugsweise 0,5 kbaud bis 6 kbaud aufweisen.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Frequenztoleranz Δίτ des Endgeräts größer ist als die Bandbreite der Kanäle. Die Frequenztoleranz Afi- ist dabei temperaturabhängig. In einem Schmalbandsystem haben die Kanäle eine kleine Bandbreite, welche deutlich unter den Quarztoleranzen des Senders und des Empfängers liegen kann. Um nicht auf einen breiten Filter angewiesen zu sein, welcher die Empfindlichkeit des Signals verschlechtert und das Rauschen erhöht, wird in einem bidirektionalen System im Uplink die Endgerät-Sendefrequenz bestimmt und im Downlink bei der Einstellung der Basisstation-Sendefrequenz berücksichtigt. Somit kann durch die Ableitung der Endgerät-Sendefrequenz sowie der Basissta- tion-Sendefrequenz von einer Grund-Sendefrequenz die Übertragungsqualität verbessert werden.
Die Frequenztoleranz Δίτ des Endgeräts kann im Bereich von 1 ppm bis
100 ppm, vorzugsweise 3 ppm bis 50 ppm, vorzugsweise 5 ppm bis 30 ppm, lie- gen.
Die Basisstation kann die Empfangsfrequenz zweckmäßigerweise mindestens drei Mal verstellen und/oder das Empfangsfenster mit einer dreifachen Frequenz-Bandbreite öffnen. Damit kann sichergestellt werden, dass die gesendeten Daten an der Basisstation empfangen werden. Sofern das Empfangsfenster mit einer dreifachen Frequenz-Bandbreite geöffnet wird, kann beispielsweise mittels einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) die Sendefrequenz ermittelt werden. Vorteilhafterweise kann die Synchronisationssequenz zwischen Basisstation und Endgerät verlängert, vorzugsweise verdreifacht, werden. Die Aufsynchronisation der Endgeräte auf die Basisstation kann dadurch vereinfacht werden, wodurch der Datenempfang durch die Basisstation sichergestellt werden kann. Vorteilhafterweise kann das Verhältnis der Bandbreite eines Kanals zur Frequenztoleranz Δίτ des Endgeräts kleiner drei sein. Bei einer beispielhaften Bandbreite eines Kanals von 25 kHz und einer beispielhaften Frequenztoleranz Δίτ des Quarzes von 30 ppm in einem ISM-Band mit einer Trägerfrequenz von 868 MHz ergibt sich ein Verhältnis von 25 kHz zu 26,04 kHz. Gerundet ergibt dies ein beispielhaftes Verhältnis von 0,96.
Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
Zweckmäßige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden anhand von Zeichnungsfiguren nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellungsweise der Einrichtungen der Basisstation und der Einrichtungen der Endgeräte;
Fig. 2a-b eine stark vereinfachte schematische Darstellung des Uplinks und
Downlinks zwischen Basisstation und Endgerät mit den Frequenzversätzen Afup/down Und Afoffset!
Fig. 3 eine stark vereinfachte schematische Darstellung des Uplinks und
Downlinks zwischen Basisstation und Endgerät für drei Kanäle;
Fig. 4 eine stark vereinfachte schematische Darstellung des Uplinks und
Downlinks zwischen Basisstation und Endgerät mit dem Frequenz-Offset Afc i ;
Fig. 5a-b eine stark vereinfachte schematische Darstellung des Uplinks und
Downlinks mit den Bandgrenzen und dem Frequenzbereich;
Bezugsziffer 101 in Fig. 1 bezeichnet eine Basisstation mit einer Einrichtung zum Empfang 103 eines von einem Endgerät 102 gesendeten Signals im Uplink 207 mit einer Endgerät-Sendefrequenz 202, die einen Frequenz-Offset Af0ffSet zu einer Grund-Sendefrequenz 201 aufweist. Zudem umfasst die Basisstation 101 eine Einrichtung zur Bestimmung 104 der Endgerät-Sendefrequenz 202. Eine Einrichtung zum Senden 105 eines Signals an ein Endgerät 102 im Downlink 208 ist ebenfalls Teil der Basisstation 101. Die Signale an ein Endgerät 102 werden mit einer Basisstation-Sendefrequenz 203 im Downlink 208 gesendet. Die Basissta- tion-Sendefrequenz ist hier die bestimmte Endgerät-Sendefrequenz 202, welche um den Frequenzversatz Afup/down ergänzt worden ist. Intern stehen die drei Einrichtungen 103, 104 sowie 105 der Basisstation 101 in Verbindung.
Die drei dargestellten Endgeräte 102 umfassen jeweils eine Einrichtung zum Senden 107 eines Signals mit der Endgerät-Sendefrequenz 202 und eine Einrichtung zum Empfang 106 eines von der Basisstation 101 gesendeten Signals mit der Basisstation-Sendefrequenz 203. Die Signale im Uplink 207, dargestellt durch die drei Pfeile ausgehend von der Einrichtung eines Endgeräts 102 zum Senden 107 hin zur Einrichtung der Basisstation 101 zum Empfang 103, werden mit der entsprechenden Endgerät-Sendefrequenz 202 gesendet. Die Signale im Downlink 208 von der Einrichtung der Basisstation 101 zum Senden 105 an die Einrichtungen der Endgeräte 102 zum Empfang 106 werden mit der Basisstation-Sendefrequenz 203 gesendet. Dabei können die Endgerät-Sendefrequenz 202 und die entsprechende Basisstation-Sendefrequenz 203 für jedes einzelne Endgerät 102 unterschiedlich sein. Insbesondere bei einer Mehrzahl an Endgeräten 102 ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Endgerät-Sendefrequenzen
202 der einzelnen Endgeräte 102 unterscheiden, um sich nicht gegenseitig bei der Übertragung zu stören. Die entsprechenden Basisstation-Sendefrequenzen
203 sind gleichermaßen unterschiedlich zueinander. Zweckmäßigerweise liegen die verschiedenen Endgerät-Sendefrequenzen 202 im Uplink-Band 209 und die entsprechenden Basisstation-Sendefrequenzen 203 im Downlink-Band 210.
Die Fig. 2a-b zeigen den Uplink 207 und Downlink 208 zwischen Basisstation 101 und Endgerät 102 mit verschiedenen Frequenzversätzen Afup/down, Af0ffSet so- wie Δίτ.
In Fig. 2a sind die Grund-Sendefrequenz 201 sowie die Endgerät-Sendefrequenz 202 im Uplink 207 gezeigt. Die Endgerät-Sendefrequenz 202 weist dabei einen Frequenzversatz Af0ffSet auf. Der Frequenzversatz A set kann vom Endgerät 102 festgelegt werden, indem es die Endgerät-Sendefrequenz 202 ändert. Beispielsweise kann ein Grund für eine Änderung der Endgerät-Sendefrequenz 202 ein anderer Störer sein, den das Endgerät 102 beispielsweise mittels einer Hidden Node Detection identifiziert hat. Zudem kann eine Änderung der Endge- rät-Sendefrequenz 202 beispielsweise alternativ oder zusätzlich auf Grundlage der Vermessung der eigenen Sendeleistung des Endgeräts 102 geschehen. Die Basisstation-Sendefrequenz 203 ist im Downlink 208 gezeigt. Ausgehend von der Endgerät-Sendefrequenz 201 ist die Basisstation-Sendefrequenz 203 um den Frequenzversatz Afup/down verschoben.
Bei einer alternativen Ausgestaltung oder einer Weiterbildung der Erfindung berücksichtigt das Endgerät 102 die Systemtoleranzen bzw. die hinterlegte maximal mögliche Frequenztoleranz AfT,max. So ist in Fig. 2b der erste Frequenzversatz 211 als Bereich der Frequenztoleranz Afr um die Grund-Sendefrequenz 201 dar- gestellt. Die Frequenztoleranz A i-wird dabei beim Uplink 207 und bei der Basisstation-Sendefrequenz 203 im Downlink 208 mit berücksichtigt. Die maximale Frequenztoleranz Afrkann zweckmäßigerweise dem Endgerät 102 sowie der Basisstation 101 bekannt sein. Ferner ist hier die Frequenztoleranz AfT größer als die Bandbreite 206 eines Kanals im Schmalbandsystem.
Fig. 3 zeigt den Uplink 207 und Downlink 208 zwischen Basisstation 101 und Endgerät 102 beispielhaft für drei Kanäle 1 , 2, 3 bzw. 1', 2', 3'. Das Endgerät 102 sendet standardmäßig im Uplink 207 in nur einem Kanal 1 , mit der
Grund-Sendefrequenz 201. Sofern das Endgerät 102 auf einem anderen Kanal senden möchte, z. B. auf Kanal 2, geht das Endgerät 102 von der
Grund-Sendefrequenz 201 aus, welche mit einem entsprechenden Frequenzversatz Af0ffset ergänzt wird. Für Kanal 1 entspricht der Frequenzversatz Af0ffSet in diesem Beispiel 0 Hz. Somit ist für diesen Fall die Endgerät-Sendefrequenz 202 gleich der Grund-Sendefrequenz 201. Für Kanal 2 ist der Frequenzversatz A t ungleich 0 Hz und damit ist die Endgerät-Sendefrequenz 202 ungleich der
Grund-Sendefrequenz 201. Für einen weiteren Kanal, hier beispielsweise Kanal 3, ist der Frequenzversatz AfOffset. Der Frequenzversatz Af0ffSe» kann ungleich dem Frequenzversatz AfOffset sein. Die Basisstation 101 empfängt das Signal vom Endgerät 102 und bestimmt die Endgerät-Sendefrequenz 202. Für die Basissta- tion 01 ist es somit unerheblich in welchem Kanal das Endgerät gesendet hat bzw. beabsichtigt hatte zu senden. Im Downlink 208 sendet die Basisstation 101 ein Signal zurück an das Endgerät 102 mit einer Basisstation-Sendefrequenz 203, welche den Frequenzversatz Afup/d0wn zur ermittelten Endge- rät-Sendefrequenz 201 aufweist. Der Frequenzversatz Afup/down kann beispielsweise den Frequenzversatz von Uplink-Band 209 zu Downlink-Band 210 beschreiben. Der Frequenzversatz Afu /down ist beispielsweise im Vorfeld festgelegt worden und der Basisstation 101 sowie dem Endgerät 02 bekannt. Das Endgerät 102 öffnet wiederum sein Empfangsfenster bei einer Frequenz, die es durch das Ergänzen seiner Grund-Sendefrequenz 201 mit den Frequenzversätzen Af0fr- set bzw. AfOffset sowie Afu /down erhält.
In einem konkreten Beispiel sendet das Endgerät 102 im Uplink 208 in Kanal 1 bei einer Frequenz von 868,17 MHz. Unter der Annahme, dass es zu keinem Frequenzversatz aufgrund von äußeren Einflüssen, wie der Temperatur, kommt, also keine Frequenztoleranz A rzu berücksichtigen ist, sendet das Endgerät 102 bei realen 868,17 MHz. Die Grund-Sendefrequenz 201 ist in diesem Beispiel 868,17 MHz, weshalb der Frequenzversatz Af0ffSet hierbei 0 Hz beträgt. Die Basisstation 101 empfängt das Signal und bestimmt die Endgerät-Sendefrequenz 202 zu 868,17 MHz. Ausgehend von der Endgerät-Sendefrequenz addiert die Basisstation 101 den Frequenzversatz Afu /down, welcher in diesem Beispiel 1 ,4 MHz beträgt. Somit sendet die Basisstation 101 mit einer Basisstation-Sendefrequenz 203 von 869,57 MHz im Downlink 208 zurück an das Endgerät 102, was beispielsweise dem Rückkanal 1' entspricht. Zu seiner Endgerät-Sendefrequenz 202 hat dieses Endgerät 102 ebenfalls den Frequenzversatz Afup/down addiert und entsprechend ein Empfangsfenster bei 869,57 MHz geöffnet. Das Endgerät 102 kann somit das Signal der Basisstation 101 im Downlink 208 empfangen.
In einem weiterführenden Beispiel beabsichtigt dieses Endgerät 102 in Kanal 2 zu senden, beispielsweise bei einer Frequenz von 868,21 MHz. Unter der gleichen Annahme, dass es zu keinem Frequenzversatz aufgrund äußerer Einflüsse kommt, sendet das Endgerät 102 bei realen 868,21 MHz. Da die
Grund-Sendefrequenz 201 in diesem Beispiel 868,17 MHz beträgt, ist der Frequenzversatz AfoffSet somit 40 kHz. Zur Endgerät-Sendefrequenz 202, die sich aus der Summe der Grund-Sendefrequenz 201 von 868,17 MHz und dem Frequenzversatz Afotfset von 40 kHz zu 868,21 MHz ergibt, addiert das Endgerät 102 den Frequenzversatz Afup/down von 1 ,4 MHz und öffnet ein Empfangsfenster bei 869,61 MHz, hier als Rückkanal 2' bezeichnet. Die Basisstation 101 empfängt das Signal vom Endgerät 102 und bestimmt die Endgerät-Sendefrequenz 202 zu 868,21 MHz. Entsprechend sendet die Basisstation 101 bei einer Basisstation-Sendefrequenz 203 von 869,61 MHz. Somit kann das Endgerät 102 im Down- link 208 das Signal der Basisstation 01 im Rückkanal 2' empfangen. Die Kanäle haben in diesem Beispiel einen Abstand von 40 kHz zueinander. Zweckmäßigerweise kann die Bandbreite 206 der Kanäle im Bereich 1 kHz bis 20 kHz, vorzugsweise 2 kHz bis 6 kHz, vorzugsweise 3 kHz bis 5 kHz, liegen.
Fig. 4 zeigt die Grund-Sendefrequenz 201 sowie die Endge- rät-Sendefrequenz 202 im Uplink 207. Die Endgerät-Sendefrequenz 202 weist dabei einen Frequenzversatz Af0ffset zur Grund-Sendefrequenz 201 auf. Ferner liegt durch Frequenz-beeinflussende Effekte des Funkchips ein Frequenz-Offset Afchi vor. Der Frequenz-Offset AfChiP kann in der Basisstation oder im Endgerät berücksichtigt werden, so dass Afchip einseitig berücksichtigt wird. Im vorliegen- den Beispiel wird AfChiP im Endgerät berücksichtigt. Dabei bezeichnet Δί C i , τχ den Frequenzfehler durch den Funkchip des Endgeräts beim Senden und Δί C iP, RX den Frequenzfehler durch den Funkchip des Endgeräts beim Empfangen. Das Endgerät sendet somit bei einer Endgerät-Sendefrequenz 202b ohne Kompensation von Afchip, TX. Die Basisstation-Sendefrequenz 203 ist im Downlink 208 ge- zeigt. Ausgehend von der Endgerät-Sendefrequenz 202b ohne Kompensation von Afchip, TX ist die Basisstation-Sendefrequenz 203 um den Frequenzversatz Afup down verschoben. Beispielsweise soll im Endgerät eine Basisstation-Sendefrequenz 203 von 868 MHz eingestellt werden. Allerdings beträgt der ermittelte Frequenz-Offset AfChiP beispielsweise 0,000300 MHz, so dass das End- gerät sein Empfangsfenster bei einer Basisstation-Sendefrequenz 203b von
868,000300 MHz ohne Kompensation von Afchip öffnen würde. Sofern das Endgerät beim Öffnen eines Empfangsfensters den Frequenz-Offset AfChiP für die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt, wird das Endgerät sein Empfangsfenster bei der Basisstation-Sendefrequenz 203a von 868,000000 MHz mit Korn- pensation von AfChiP öffnen. Es besteht die Möglichkeit den Frequenz-Offset AfC iP alleine oder in Kombination mit dem Frequenzversatz A t und/oder dem Frequenzversatz Afup/down zu berücksichtigen. In Fig. 5a-b sind der Uplink 207 sowie der Downlink 208 mit eingezeichneten Bandgrenzen 205 und einem Frequenzbereich 204 dargestellt. Das Uplink-Band 209 ist hier beispielsweise breiter als das Downlink-Band 210. Für jeden Kanal wird eine Frequenztoleranz AfT angenommen, welche beispielsweise aufgrund von äußeren Einflüssen, wie der Temperatur, auftritt. Ausgehend vom schmale- ren Downlink-Band 210 ergibt sich somit ein Frequenzbereich 204a, dessen Grenzen einen Abstand von den Bandgrenzen 205 des Downlink-Bandes 210 in Höhe der halben maximalen Frequenztoleranz Afr.max 2 aufweisen. Der Frequenzbereich 204b im Uplink-Band 209 ist vom Frequenzbereich 204a des Downlink-Bandes 210 um den Frequenzversatz Afup/down verschoben.
Fig. 5a zeigt zwei Kanäle (Kanal 1 , 2) im Uplink 207 und deren entsprechende Rückkanäle (Kanal 1', 2') im Downlink 208. Beide Kanäle sind mit entsprechenden Frequenztoleranzen Δίτ eingezeichnet. Sofern sich die Frequenzen der Kanäle im Uplink 207 innerhalb des Frequenzbereichs 204b befinden, können die entsprechenden um den Frequenzversatz Äfup/d0wn verschobenen Frequenzen der Rückkanäle (Kanal 1', 2') innerhalb des Frequenzbereichs 204a verwendet werden. Die Basisstation 101 und das Endgerät 102 kennen die Lage der Bandgrenzen 205 im Uplink 207 sowie Downlink 208. Darüber hinaus kann die mögliche Frequenztoleranz Δίτ bekannt oder als maximal mögliche Frequenztoleranz AfT,max abgeschätzt worden sein. Somit ist der Basisstation 101 und dem Endgerät 102 auch die Lage des Frequenzbereichs 204a bzw. 204b im Downlink 208 bzw. Uplink 207 bekannt. Der Frequenzbereich 204a bzw. 204b liegt innerhalb der Bandgrenzen 205 des Downlink-Bandes 210 bzw. des Uplink-Bandes 209. In einem konkreten Beispiel hat das Downlink-Band 210 eine Breite von 250 kHz mit den Bandgrenzen bei 869,4 MHz und 869,65 MHz, die die Basisstation 101 sowie das Endgerät 102 kennen. Das Uplink-Band 209 hat seine Bandgrenzen beispielsweise bei 868,0 MHz bzw. 868,6 MHz und ist mit einer Breite von 600 kHz breiter als das Downlink-Band 2 0. Ferner ist die mögliche Frequenzto- leranz AfT bekannt oder ist abgeschätzt worden zu einem maximalen Wert von ±30 kHz. Damit liegen die Grenzen des Frequenzbereichs 204a im Down- link-Band 210 bei 869,43 MHz bzw. 869,62 MHz. Der Frequenzversatz Afup/down beträgt 1 ,4 MHz. Das Endgerät 102 sendet beispielsweise auf Kanal 1 mit einer Endgerät-Sendefrequenz 202 von 868,19 MHz. Dies entspricht einer um den Frequenzversatz Afup/down verschobenen Basisstation-Sendefrequenz 203 von 869,59 MHz, welche somit innerhalb des Frequenzbereichs 204a liegt. Das Endgerät 02 erkennt dies und sieht keine Notwendigkeit die Basisstation-Sendefrequenz 203 um einen zusätzlichen Frequenzversatz, beispielsweise dem Frequenzversatz Afwrap, zu ergänzen. Folglich öffnet das Endgerät 102 sein Empfangsfenster bei der Basisstation-Sendefrequenz 203 von 869,59 MHz. Die Basisstation 101 erkennt in gleicher weise, dass die Basisstation-Sendefrequenz 203 nicht um einen zusätzlichen Frequenzversatz ergänzt werden muss, um innerhalb des Frequenzbereichs 204a zu liegen. Die Basisstation 101 sendet mit der Basisstation-Sendefrequenz 203 von 869,59 MHz (Kanal 1 ') an das Endgerät 102 zurück.
Kanal 3 in Fig. 5b liegt außerhalb des Frequenzbereichs 204b des Uplink-Bandes 209. Somit kann der entsprechende Rückkanal (Kanal 3') mit der Basisstati- on-Sendefrequenz 203 unter Einbeziehung der Frequenztoleranz Δίτ außerhalb des Downlink-Bandes 210 liegen. Um dies zu vermeiden wird die Basisstation-Sendefrequenz 203 mit einem Frequenzversatz Afwap ergänzt, derart, dass die resultierende Basisstation-Sendefrequenz 203 (Kanal 3") innerhalb des Frequenzbereichs 204a und damit unter Berücksichtigung der Frequenztoleranz Afr innerhalb des Downlink-Bandes 210 liegt. Zweckmäßigerweise kann der Frequenzversatz Afwrap der Breite des Frequenzbereichs 204 entsprechen. Bei Notwendigkeit eines Frequenzversatzes Afwrap sendet die Basisstation 101 bei einer Basisstation-Sendefrequenz 203, welche ausgehend von der ermittelten Endgerät-Sendefrequenz 202 mit dem Frequenzversatz Afup/d0wn sowie dem zusätzli- chen Frequenzversatz AfWraP ergänzt worden ist. Ebenso öffnet das Endgerät 102 sein Empfangsfenster bei einer Basisstation-Sendefrequenz 203 mit einem zusätzlichen Frequenzversatz Afwrap. Beispielsweise sendet das Endgerät 102 auf Kanal 3 bei einer Endgerät-Sendefrequenz 202 von 868,24 MHz. Die entsprechende um den Frequenzversatz AfUp down verschobene Basisstation-Sendefrequenz 203 von 869,64 MHz (Rückkanal 3') würde somit noch unter der oberen Bandgrenze 205 des Down- link-Bandes 210 von 869,65 MHz liegen. Allerdings könnte die reale Endgerät-Sendefrequenz 202 und die entsprechende Basisstation-Sendefrequenz 203 aufgrund der Frequenztoleranz Δίτ um bis zu 30 kHz höher liegen. Die reale Basisstation-Sendefrequenz 203 könnte daher mit einem Wert von bis zu
869,67 MHz außerhalb des Downlink-Bandes 210 liegen. Entsprechend wird jede Basisstation-Sendefrequenz 203 größer oder größer gleich 869,62 MHz mit einem zusätzlichen Frequenzversatz AfWraP ergänzt. Der Frequenzversatz AfWrap entspricht hier beispielsweise der Breite des Frequenzbereichs 204. Der Frequenzbereich 204 hat beispielsweise eine Breite von 190 kHz, was der Breite des Downlink-Bandes 210 von 250 kHz abzüglich der Frequenztoleranz Afr von 60 kHz entspricht. Somit liegt die resultierende Basisstation-Sendefrequenz 203 bei 869,45 MHz (Rückkanal 3"). Folglich sendet die Basisstation 101 das Signal bei einer Basisstation-Sendefrequenz 203 von 869,45 MHz und das Endgerät 102 öffnet sein Empfangsfenster ebenfalls bei der Basisstation-Sendefrequenz 203 von 869,45 MHz.
B EZU GSZEI C H E N LI STE
1 Kanal 1
r Rückkanal zu Kanal 1
2 Kanal 2
2' Rückkanal zu Kanal 2
3 Kanal 3
3', 3" Rückkanal zu Kanal 3
101 Basisstation
102 Endgerät
103 Einrichtung der Basisstation zum Empfang
104 Einrichtung der Basisstation zur Bestimmung
105 Einrichtung der Basisstation zum Senden
106 Einrichtung des Endgeräts zum Empfang
107 Einrichtung des Endgeräts zum Senden
201 Grund-Sendefrequenz
202 Endgerät-Sendefrequenz
202a weitere Endgerät-Sendefrequenz
202b Endgerät-Sendefrequenz ohne Kompensation von AfC iP, τχ
203 Basisstation-Sendefrequenz
203a Basisstation-Sendefrequenz, Endgerätempfangsfenster mit Kompen- sation von AfChip
203b Basisstation-Sendefrequenz, Endgerätempfangsfenster ohne Kompensation von AfChip204 Frequenzbereich
205 Bandgrenze
206 Bandbreite
207 Uplink
208 Downlink
209 Uplink-Band
210 Downlink-Band

Claims

P AT E N TA N S P RÜ C H E
1. Verfahren zur bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung zwischen einer Basisstation
(101 ) und einem Endgerät (102), vorzugsweise einer Mehrzahl von Endgeräten (102), wobei
das Endgerät (102) sowie die Basisstation (101) über je eine eigene Frequenzreferenzeinheit verfügen und
die Übertragung der Daten zwischen Basisstation (101) und Endgerät
(102) über verschiedene Frequenzen erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Grund-Sendefrequenz (201 ) zum Senden von Daten vom Endgerät (102) zur Basisstation (101) festgelegt wird;
das Endgerät (102) eine Endgerät-Sendefrequenz (202) zum Senden von Daten vom Endgerät (102) zur Basisstation (101 ) endgeräteseitig festlegt, wobei zwischen Grund-Sendefrequenz (201) und Endgerät-Sendefrequenz (202) ein Frequenz-Offset A set besteht;
das Endgerät (102) ein Empfangsfenster zum Empfangen von von der Basisstation (101 ) stammenden Daten öffnet, wobei der Frequenz-Offset Afoffset für die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt wird;
die Basisstation (101 ) die Endgerät-Sendefrequenz (202) ermittelt; die Basisstation (101) ausgehend von der ermittelten Endgerät-Sendefrequenz (202) Daten an das Endgerät (102) sendet.
2. Verfahren zur bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung zwischen einer Basisstation (101 ) und einem Endgerät (102), vorzugsweise einer Mehrzahl von Endgeräten (102), wobei
das Endgerät (102) sowie die Basisstation (101) über je eine eigene Frequenzreferenzeinheit verfügen und die Übertragung der Daten zwischen Basisstation (101) und Endgerät (102) über verschiedene Frequenzen erfolgt,
insbesondere nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Endgerät (102) ein Empfangsfenster zum Empfangen von von der Basisstation (101) stammenden Daten öffnet, welches einen Frequenzversatz Afup down zur Endgerät-Sendefrequenz (202) aufweist;
das Endgerät (102) Afup/downfür die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt;
die Basisstation (101) die Endgerät-Sendefrequenz (202) der vom Endgerät (102) gesendeten Daten ermittelt;
die Basisstation (101) ausgehend von der ermittelten Endgerät-Sendefrequenz (202) des Endgeräts (102) und unter Einbeziehung von Afup down Daten an das Endgerät (102) sendet.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das Endgerät (102) eine weitere Endgerät-Sendefrequenz (202a) zum Senden von Daten vom Endgerät (102) zur Basisstation (101) endge- räteseitig festlegt, wobei zwischen Grund-Sendefrequenz (201) und weiterer Endgerät-Sendefrequenz (202a) ein weiterer Frequenz-Offset Af t besteht;
das Endgerät (102) AfOffset für die Öffnung des Empfangsfensters der weiteren Endgerät-Sendefrequenz (202a) berücksichtigt;
die Basisstation (101) die Endgerät-Sendefrequenz (202) der vom Endgerät (102) in der weiteren Endgerät-Sendefrequenz (202a) gesendeten Daten ermittelt.
4. Verfahren zur bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung zwischen einer Basisstation (101) und einem Endgerät (102), vorzugsweise einer Mehrzahl von Endgeräten (102), wobei das Endgerät (102) sowie die Basisstation (101) über je eine eigene Frequenzreferenzeinheit verfügen, und
das Endgerät (102) sowie die Basisstation (101) über je mindestens einen Funkchip verfügen, wobei
die Frequenzreferenzeinheiten an den Funkchips angeschlossen sind und
die Übertragung der Daten zwischen Basisstation (101) und Endgerät (102) über verschiedene Frequenzen erfolgt,
insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
Frequenz-beeinflussende Effekte der Funkchips vermessen werden, wobei dadurch ein Frequenz-Offset AfChiP ermittelt wird, und
das Endgerät (102) ein Empfangsfenster zum Empfangen von von der Basisstation (101) stammenden Daten öffnet, wobei der Frequenz-Offset Afc ipfür die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grund-Sendefrequenz (201) fix ist und im Vorfeld festgelegt worden ist.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzversatz Afup/down ein fixer, im Vorfeld festgelegter Wert ist.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzversatz Afup/down der Basisstation (101) sowie dem Endgerät (102) bekannt ist.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (102) die Endgerät-Sendefrequenz (202) derart festlegt, dass gestörte Frequenzen und/oder gestörte Frequenzbereiche vermieden werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (102) die eigene Sendeleistung und/oder eine Fremdleistung vermisst und auf dieser Grundlage die Endgerät-Sendefrequenz (202) festlegt.
10. Verfahren zur bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung zwischen einer Basisstation (101) und einem Endgerät (102), vorzugsweise einer Mehrzahl von Endgeräten (102), wobei
das Endgerät (102) sowie die Basisstation (101) über je eine eigene Frequenzreferenzeinheit verfügen und
die Übertragung der Daten zwischen Basisstation (101) und Endge- rät (102) über verschiedene Frequenzen erfolgt, wobei
die Übertragung der Daten vom Endgerät (102) an die Basisstation (101) in Frequenzen eines Uplink-Bandes (209) stattfindet, und
die Übertragung der Daten von der Basisstation (101) an ein Endgerät (102) in Frequenzen eines Downlink-Bandes (210) stattfindet,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Basisstation (101) ausgehend von der ermittelten Endgerät-Sendefrequenz (202) und unter Berücksichtigung der Breite des Downlink-Bandes (210) Daten an das Endgerät (102) sendet;
das Endgerät (102) die Breite des Downlink-Bandes (210) für die
Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das
Uplink-Band (209) größer ist als das Downlink-Band (210).
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (101) unter Einbeziehung des Frequenzversatzes Afwrap Daten an das Endgerät (102) sendet und/oder das Endgerät (102) den Frequenzversatz Afwrap ür die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt, wobei der Frequenzversatz Afwrap so gewählt ist, dass sich die resultierende Sendefrequenz (203) der Basisstation (101) innerhalb des Downlink-Bandes (210) befindet.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (101) und das Endgerät ( 02) die Lage des Uplink-Bandes (209) und die Lage des Downlink-Bandes (210) kennen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle der bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung eine Kanal-Bandbreite im Bereich 1 kHz bis 25 kHz, vorzugsweise 2 kHz bis 6 kHz, vorzugsweise 3 kHz bis 5 kHz, aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle der bidirektionalen, vorzugsweise in einem Schmalbandsystem stattfindenden, Datenübertragung eine Symbolrate im Bereich von 0,5 kbaud bis 20 kbaud, vorzugsweise
0,5 kbaud bis 6 kbaud aufweisen.
16. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenztoleranz Δίτ des Endgeräts (102) größer ist als die Bandbreite (206) der Kanäle.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenztoleranz Δίτ des Endgeräts (102) im Bereich von 1 ppm bis 100 ppm, vorzugsweise 3 ppm bis 50 ppm, vorzugsweise 5 ppm bis 30 ppm, liegt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (101) die Daten an das jeweilige Endgerät (102) unter Einbeziehung der maximalen Frequenztoleranz AfT,max des Endgeräts (102) übermittelt.
19. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (102) die maximale Frequenztoleranz Af-r.maxfür die Öffnung des Empfangsfensters berücksichtigt.
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